Wcześniak to dziecko urodzone przed ukończeniem 37. tygodnia ciąży. Dotychczas nie było wiadomo, dlaczego tak wiele wcześniaków w dzieciństwie zmaga się z problemami z poruszaniem się, językiem i nauką, mimo że nie mają żadnych wykrywalnych urazów mózgu.

Teraz naukowcom udało się rozwiązać tę zagadkę. Jak się okazało, u dziecka urodzonego przedwcześnie móżdżek, część mózgu odgrywająca kluczową rolę w funkcjach motorycznych, języku i poznawaniu, rośnie i rozwija się inaczej niż w przypadku, gdy dziecko pozostaje w macicy do końca ciąży. Badanie identyfikuje przełączniki komórkowe, które przeprogramowują rozwój mózgu zachodzący poza łonem matki (https://doi.org/10.1126/science.aeb9095).

„Zawsze dostrzegaliśmy różnice rozwojowe u wcześniaków, ale nie mogliśmy dostrzec mechanizmu komórkowego, który nimi steruje” – powiedział starszy autor, dr Panagiotis Kratimentos, neonatolog z Children’s National Hospital (USA).

„Teraz mamy biologiczne wyjaśnienie dzięki unikalnemu połączeniu danych pochodzących zarówno od żywych uczestników, jak i z istniejących próbek tkanki mózgowej” - opisał.

Między 24. a 40. tygodniem ciąży ludzki móżdżek przechodzi okres najszybszego rozwoju, powiększając się pięciokrotnie, gdy jego pierwotne neurony łączą się w złożone sieci komunikacyjne. W przypadku noworodka urodzonego w terminie cały ten okres wzrostu odbywa się w ochronnym środowisku macicy. Gdy dziecko rodzi się przedwcześnie, ta szybka faza budowy mózgu musi odbywać się poza macicą.

Każdy tydzień spędzony poza macicą przed terminem wiązał się z objętością móżdżku mniejszą o około 230 milimetrów sześciennych - co mniej więcej odpowiada wielkości ziarnka grochu.

W wieku od 9 do 36 miesięcy mniejsza objętość móżdżku korelowała z opóźnieniami w rozwoju ruchowym, językowym i myślowym.

Chociaż moment urodzenia wyznacza podstawowy program molekularny, stresory fizjologiczne, choroby i specyficzne aspekty opieki na oddziale intensywnej terapii noworodków (OITN) znacząco zmieniły tempo wzrostu móżdżku.

„Mając w ręku tę mapę komórkową człowieka, wkraczamy w nową erę precyzyjnej opieki neurokrytycznej nad wcześniakami” – wskazał dr Kratimenos.

„Zamiast traktować mózg wcześniaka jak czarną skrzynkę, możemy teraz projektować i planować strategie neuroprotekcyjne, aby dopasować je do dokładnego stanu biologicznego komórek mózgowych dziecka na Oddziale Intensywnej Terapii Noworodka, pomagając mu płynnie przejść od wczesnej adaptacji do zdrowego budowania obwodów” - wyjaśnił.

„Ocena i leczenie wcześniaków powinny być ukierunkowane na dojrzałość rozwojową, a nie na wiek chronologiczny” – podkreślił dr Vittorio Gallo, starszy współautor, który rozpoczął badania w Children’s National. „Zidentyfikowane markery molekularne usprawnią stratyfikację ryzyka, przyspieszą rozwój biomarkerów dojrzałości i zoptymalizują czas terapii neuroprotekcyjnych” - zwrócił uwagę.

Naukowcy połączyli wieloletnie obrazowanie mózgu i śledzenie rozwoju 176 żywych niemowląt z analizą komórkową istniejącej tkanki mózgowej 83 wcześniaków i noworodków urodzonych o czasie. Próbki pochodziły z repozytoriów tkanek, w tym z NIH NeuroBioBank, w celu wykorzystania w transkryptomice przestrzennej. Technologia ta mapuje dokładną aktywność genów w nienaruszonych warstwach tkanki, ujawniając, jak główne neurony móżdżku – komórki Purkinjego i ziarniste – rozwijają się poza macicą w porównaniu z prawidłową ciążą.

Badanie tkanek ludzkich wraz z żywymi pacjentami pozwoliło powiązać programy molekularne zaprogramowane przy urodzeniu bezpośrednio z tym, jak dzieci rosną i rozwijają się lata później. Udało się zaobserwować, jak programy molekularne rządzące komórkami Purkinjego i ziarnistymi reagują nie tylko na moment narodzin, ale także na środowisko kliniczne po urodzeniu.

Obecnie autorzy aktywnie badają ukierunkowane interwencje oparte na tych odkryciach, aby ukierunkować mózg wcześniaka na zdrowe dojrzewanie.

Paweł Wernicki (PAP)

pmw/ bar/